古為羌地，西漢時置軍事和郵傳據點西平亭，神爵初屬金城郡臨羌縣。武帝元狩二年（公元前121年），漢軍西進湟水流域，漢將霍去病修建軍事據點西平亭，這是西寧建制之始。東漢建安中置西平郡，治西都縣（今西寧市）。（或說，）魏文帝黃初三年（公元222年）擴建為西平郡，開始在此筑城。北宋崇寧三年（公元1104年）改為西寧州，至此“西寧”之稱始于見史。民國十八年（1929年）青海正式建省，治西寧縣，民國三十五年（1946年）以省垣周圍正式成立西寧市。

1949年9月5日西寧解放，9月8日成立市人民政府，為青海省轄市。1950年西寧市為青海省人民政府駐地。　1960年原由省直轄的湟中、大通2縣和互助土族自治縣劃歸西寧市領導。1962年湟中、大通2縣和互助土族自治縣改由省直轄。1966年大通縣（駐橋頭）交由西寧市領導。1985年11月6日，國務院批準（國函[1985]163號）撤銷大通縣，設立大通回族土族自治縣，以原大通縣的行政區域為大通回族土族自治縣的行政區域。1986年3月5日，國務院批準（國函[1996]30號）：（1）將西寧市城西區分設為城西、城北兩個區。（2）撤銷西寧市郊區，將原郊區所轄的7個鄉分別劃歸城東、城中、城西、城北4個區管轄。1999年12月5日，國務院批準（國函[1999]142號）將海東地區的湟中縣、湟源縣劃歸西寧市管轄。

1999年末，西寧市總面積3456平方千米，總人口148.62萬人。轄4區（城東區、城中區、城西區、城北區）、1縣（大通回族自治縣），共有23個街道、11個鎮、22個鄉，370個村委會、216個居委會、104個家委會。其中，市區面積350平方千米，建成區面積55平方千米，市區人口91.91萬人。（青海省志：1999年末，總面積3350平方千米，總人口1139847人，其中市區面積約350平方千米，人口719420人）（以上統計資料不含湟中、湟源兩縣數據）

2000年第五次人口普查，西寧市總人口1849713人，其中：城東區270268人、城中區148521人、城西區225412人、城北區210265人、大通縣416968人、湟中縣448465人、湟源縣129814人。

2001年1月16日，青海省政府青政函[2001]7號文批復：①撤銷大通回族土族自治縣新莊鄉，設立新莊鎮；撤銷多林鄉，設立多林鎮；撤銷長寧和后子河2鄉，合并設立長寧鎮；撤銷清平鄉，并入黃家寨鎮；撤銷崗沖和景陽2鄉，合并設立景陽鎮；撤銷藥草鄉，并入塔爾鎮；撤銷新城鄉和無朔鎮，將其中6個村（老營莊、毛家寨、賀家寨、毛家溝、大灣、水泉灣）并入橋頭鎮，另4個村（新添堡、上堡、鮑東、鮑西）并入長寧鎮。②撤銷湟中縣上五莊回族鄉，設立上五莊鎮；撤銷總寨和升平2鄉，其中將總寨鄉的18個村（王斌堡、張家莊、清河、清水河、總南、總北、謝家寨、杜家莊、泉爾灣、新莊、王家山、逯家寨、新安、星家、元堡子、享堂、塘馬坊、陳家窯）和升平鄉的5個村（莫家溝、上細溝、下細溝、上野牛溝、下野牛溝）合并設立總寨鎮；撤銷坡家和甘河灘2鄉，與大才鄉的黃二村合并設立甘河灘鎮；撤銷攔隆口、四營和拉沙3鄉，其中將攔隆口鄉的25個村（攔隆口、扎什營、新村、巴達、班仲營、端巴營、西岔、上魯爾加、下魯爾加、白楊口、東拉科、南門、上莊、前莊、中莊、尼隆臺、卡陽、白崖、尼隆口、橋西、千東、千西、上寺、鐵家營、上營）、四營鄉的11個村（伯什營、麻子營、白崖、攔一、攔二、尼麻隆、圖巴營、合爾營、后河爾、上紅土溝、下紅土溝）和拉沙鄉的7個村（紅林、邦隆、南門、占嶺頂、民聯、峽口、民族）合并設立攔隆口鎮；撤銷上新莊鄉和馬場藏族鄉、合并設立上新莊鎮；撤銷田家寨和什張家2鄉，合并設立田家寨鎮；撤銷共和、維新和盤道3鄉，合并設立共和鎮；撤銷李家山鄉，與四營鄉的塔爾溝村合并設立李家山鎮。③撤銷湟源縣大華鄉，設立大華鎮。④將湟中縣總寨鄉的4個村（徐家寨、東村、西村、陳家灘）并入魯沙爾鎮；拉沙鄉的8個村（北溝、中村、楊家臺、年家莊、尕爾加、目爾加、洛爾洞、拉卡山）和攔隆口鄉的8個村（合爾營、奔巴口、丹麻寺、油房臺、玉拉、幸福、沙窩爾、初哇）并入多巴鎮；升平鄉的4個村（上阿卡、下阿卡、秋子溝、牙加）并入土門關鄉。

2001年末，全市轄23個街道、26個鎮、26個鄉、6個民族鄉，128個社區、28個居委會、926個村（牧）委會。

2003年末，全市總人口1783713人。轄23個街道、26個鎮、24個鄉、6個民族鄉，934個村（牧）委會、165個社區居委會。

2004年7月，西寧市城北區區劃調整，街道辦事處由4個調整為3個：撤銷三其街道，并入馬坊街道。

2006年8月，西寧市新增1個鎮，全市鄉鎮總數由56個（26鎮30鄉）調整為50個（27鎮23鄉）。湟中縣撤銷西堡鄉，設立西堡鎮；撤銷大源鄉，并入魯沙爾鎮；撤銷丹麻鄉，并入田家寨鎮。湟源縣撤銷塔灣鄉，并入申中鄉；撤銷城郊鄉，分別并入城關鎮、東峽鄉、和平鄉。大通縣撤銷西山鄉，并入青山鄉；撤銷窎溝鄉，并入朔北藏族鄉。

2008年，西寧市委、市政府決定將城南新區（包括總寨鎮101平方千米行政區域和城西區南川西路辦事處26平方千米行政區域）納入城中區管轄，調整后的新中區面積增至151平方千米，人口約28萬人。